视频信号获取工作原理与处理

视频信号的获取工作原理和处理1视频信号的获取工作原理和处理第3章视频信号的获取与处理本章讲课思路:视频信号获取器的工作原理

彩色空间表示及其转换黑白全电视信号和彩色全电视信号2视频信号的获取工作原理和处理3.1彩色空间表示及其转换本节讲课思路:三基色原理

彩色空间表示及其转换颜色的表示3视频信号的获取工作原理和处理1.三基色(RGB)的原理：

自然界常见的各种颜色光，都是由红(R)、绿(G)、蓝(B)三种颜色光按不同比例相配而成，同样绝大多数颜色也可以分解成红、绿、蓝三种色光，这就是色度学中最基本的原理———三基色原理。三基色的选择不是唯一的，三种颜色必须是相互独立的，即任何一种颜色都不能由其他两种颜色合成。4视频信号的获取工作原理和处理

红色+绿色=黄色红色+蓝色=品红绿色+蓝色=青色红色+绿色+蓝色=白色5视频信号的获取工作原理和处理分色棱镜6视频信号的获取工作原理和处理

在彩色电视中之所以选用红、绿、蓝作为三基色，其原因如下：

(1)人眼对红、绿、蓝三种颜色比较敏感; (2)红、绿、蓝三基色彼此互为独立;(3)红、蓝色分布在可见光谱的两端，绿色处在中间，它们在光谱位置上相隔较远，因而由红、绿、蓝三基色混合而成的彩色较为丰富，几乎能重现自然界的各种彩色。 7视频信号的获取工作原理和处理图3-5彩色电视图像的摄取彩色电视就是基于三基色原理，对自然景物及其色彩进行录入、处理、传输并重现彩色图像的。彩色显像管选择R、G、B三基色显示彩色信号，如图3-5所示。8视频信号的获取工作原理和处理相加混色和相减混色由三基色原理可知，适当选择三种基色，按不同比例混合，就可引起不同的色彩感觉。合成彩色的亮度是三个基色的亮度之和，而色度(色调和饱和度)则由三个基色的比例决定。对人眼的混色可分为两类，即相加混色和相减混色。1)相加混色彩色电视将三种基色光按不同比例相混而获得不同彩色光的方法称为相加混色，如RGB混合，如图3-6所示。

9视频信号的获取工作原理和处理图3-6RGB相加混色10视频信号的获取工作原理和处理相加混色按下列两种方法进行。(1)将三种不同亮度的基色光同时投到一个全反射表面上从而合成不同的彩色——直接混合。(2)利用人眼的视觉特性进行相加。 ˙将三种基色光按一定顺序轮流投射到同一表面上，只要轮流速度足够快，人眼产生的感觉就与直接混合时相同。这种方法称时间混合，是顺序制彩色电视的基础。 ˙将三种基色光分别投射到同一表面上邻近的三个点上，只要足够邻近，由于人眼分辨率的限制，也会产生相加混色，这是空间混合。 ˙利用两只眼睛同时分别看两种不同颜色的同一图像，也会产生相加混色效果，这就是生理混合。11视频信号的获取工作原理和处理2)相减混色(CMY相减混色)用彩色墨水或颜料进行混合得到的彩色称为相减混色。之所以称为相减混色，是因为它减少(吸收)了人眼识别颜色所需要的反射光。理论上，任何一种颜色都可以用三种基色颜料按一定比例混合得到。青色(Cyan)、品红(Magenta)、黄色(Yellow)这三种基色颜料混合称为CMY相减混色模型。在相减混色中，当三种基色等量相减时得到黑色；等量黄色(Y)和品红(M)相减而青色为0时，得到红色(R)；等量青色(C)和品红(M)相减而黄色(Y)为0时，得到蓝色；12视频信号的获取工作原理和处理图3-7CMY相减混色

等量黄色(Y)和青色相减而品红(M)为0时，得到绿色(G)。三基色相减的结果如图3-7所示。彩色打印机和印刷彩色图片以及画家的颜料色彩都利用了相减混色原理。13视频信号的获取工作原理和处理按每个像素每种颜色用1位表示，则相减混色和相加混色各自生成的色彩以及它们之间的关系如表3-1所示。 14视频信号的获取工作原理和处理相加混色相减混色生成色关系R(红)G(绿)B(蓝)C(青)M(品红)Y(黄)颜色互为反码000111黑001110蓝010101绿011100青100011红101010品红110001黄111000白表3-1RGB相加混色与CMY相减混色的关系15视频信号的获取工作原理和处理

相加色与相减色之间有一个直接的关系，自然就可以把显示的颜色转换成输出打印的颜色。相加混色与相减混色之间成对出现互补色。若RGB彩色空间和CMY彩色空间使用1个正立方体表示，也可表示出这种色彩的互补性，如图3-8所示。

图3-8RGB彩色空间和CMY彩色空间的表示法16视频信号的获取工作原理和处理3.1彩色空间表示及其转换本节讲课思路:三基色原理

彩色空间表示及其转换颜色的表示17视频信号的获取工作原理和处理I(Y)亮度：光的强和弱。H色调：光的波长、人眼的感觉(反映)颜色(的基本特征)。S饱和度：颜色渗入白光的程度(表示)颜色深浅的程度。2.亮度、色调、饱和度18视频信号的获取工作原理和处理一幅图像颜色的表示一幅图像f（x，y）其分辨率为

512

512256

256

f(x0,y0)f(x511,y0)f(x0,y511)f(x511,y511)19视频信号的获取工作原理和处理YXf(x,y)XY的离散化称为采样f（x，y）值的离散化称为量化f(x0,y0)y0

x0位图20视频信号的获取工作原理和处理

多媒体计算机处理图像和视频，首先必须把连续的图像函数f(x,y)进行空间和幅值的离散化处理。采样和量化21视频信号的获取工作原理和处理采样：空间连续坐标(x,y)的离散化，叫做采样；量化：f(x,y)颜色的离散化，称之为量化。数字化：两种离散化结合在一起，叫做数字化.

离散化的结果称为数字图像。采样和量化22视频信号的获取工作原理和处理视频图像的表示PAL制25帧/秒NTSC制30帧/秒图像是二维数据视频是三维数据23视频信号的获取工作原理和处理彩色电视制式

国际上采用三种兼容制彩色电视制式，即：

(1)正交平衡调幅制NTSC(NationalTelevisionSystemsCommittee，国家电视制式委员会)。这种制式在美国、加拿大、大部分西半球国家、台湾、日本、韩国、菲律宾采用。

(2)逐行倒相正交平衡调制PAL(Phase-AlternativeLine)。这种制式在我国、西德、英国、朝鲜采用。

(3)顺序传送彩色与存储制SECAM(SequentialCouleuràMémorire(法文))。这种制式在法、俄、东欧等国家使用。24视频信号的获取工作原理和处理RGB彩色空间YUV彩色空间YIQ彩色空间HSI彩色空间

3.彩色空间25视频信号的获取工作原理和处理(1)RGB彩色空间任意颜色的光F，其配色方程可写成：

F=r[R]+g[G]+b[B]

其中r、g、b为三个系数

r+g+b=1

3.彩色空间26视频信号的获取工作原理和处理RGB和黑白电视信号不兼容，希望空中发射的信号转换成YUV信号。当白光的亮度用Y来表示时，它和红、绿、蓝三色的关系可用如下方程描述：

Y=0.299R+0.587G+0.114B27视频信号的获取工作原理和处理(2)YUV彩色空间

PAL用YUV空间NTSC用YIQ空间亮度Y色差UV28视频信号的获取工作原理和处理Y=0.3R+0.59G+0.11BU=m(B-Y)=0.493(B-Y)V=n(R-Y)=0.877(R-Y)把B-Y、R-Y叫色差。29视频信号的获取工作原理和处理

Y0.30.590.11RU=-0.15-0.290.44GV0.61-0.52-0.096B30视频信号的获取工作原理和处理Y=0.3R+0.59G+0.11B实现:运放YRGB31视频信号的获取工作原理和处理（3）YIQ彩色空间大量实验统计，人眼对红黄之间的颜色变化最敏感，而分辨蓝和紫之间颜色变化最不敏感。所以把相角为123的橙色（红黄之间的颜色）及其相反相角的303的青色定义为I轴。与I正交的色度信号轴，通过33—0—213线，叫Q轴。

。。。。

。32视频信号的获取工作原理和处理。。。。（3）YIQ彩色空间

I=VCos33-USin33Q=VSin33+UCos3333视频信号的获取工作原理和处理H：Hue代表色调（纯度、颜色）

S：Saturation

代表饱和度

I：Intensity

代表亮度、强度

（4）HSI空间34视频信号的获取工作原理和处理R143——>31G143——>31B31——>255H60——>240S180——>180I105——>105例:黄色=>蓝色35视频信号的获取工作原理和处理用YUV和YIQ的好处：(1).亮度信号Y解决了彩色电视机与黑白电视的兼容问题。

36视频信号的获取工作原理和处理用YUV和YIQ的好处：

(2).大量实验表明，人眼对色差信号不敏感，而对亮度信号特别敏感。37视频信号的获取工作原理和处理用YUV和YIQ的好处：Y带宽4.43MHz（PAL）（因为敏感）U、V带宽1.3MHz(因为不敏感)电视台的一个节目频道为6M38视频信号的获取工作原理和处理(3).传输电视信号VU相角幅度39视频信号的获取工作原理和处理由于人眼对亮度信号敏感，选择量化的比例为：

(4).量化比例Y:U:V=8:4:4Y:U:V=8:2:2Y:U:V=8:8:840视频信号的获取工作原理和处理(4).量化比例XY0Y1Y2Y3Y4UV41视频信号的获取工作原理和处理RGB与YUV和YIQ之间的转换

HSI空间与RGB之间的转换4.彩色空间的转换42视频信号的获取工作原理和处理

Y0.30.590.11RU=-0.15-0.290.44GV0.61-0.52-0.096B（1）RGB与YUV之间的转换43视频信号的获取工作原理和处理Y0.30.590.11RI=0.6-0.28-0.32GQ0.21-0.520.31B

（2）RGB与YIQ之间的转换44视频信号的获取工作原理和处理HSI彩色空间与RGB彩色空间之间的转换45视频信号的获取工作原理和处理第3章视频信号的获取与处理本章讲课思路:视频信号获取器的工作原理

彩色空间表示及其转换黑白全电视信号和彩色全电视信号46视频信号的获取工作原理和处理3.1.1彩色空间表示及其转换已讲内容回顾:三基色原理

彩色空间表示及其转换颜色的表示47视频信号的获取工作原理和处理3.1.2黑白和彩色全电视信号

黑白全电视信号2.彩色全电视信号48视频信号的获取工作原理和处理

电视台利用光电效应实现了把光图像转变为电信号,电视接收机利用电光转换效应把电信号还原为光图像.49视频信号的获取工作原理和处理

电视接收的基本过程:从电视机视频检波器解调出的全电视信号,使用同步扫描的方法,通过电视机显像管显示出图像;从电视机鉴相器解调输出的伴音信号,则通过音频放大器放大后,再送到电视机的扬声器还原成声音.50视频信号的获取工作原理和处理

空中发射的经过高频头解出的信号就是全电视信号。二维信号为一维信号扫描扫描:把图像分解为像素,一行一行、一帧一帧地逐个摄取或显示的方法51视频信号的获取工作原理和处理扫描方式：

隔行扫描和逐行扫描隔行扫描

奇数场+偶数场=1帧每一行有正程和逆程。显示图像52视频信号的获取工作原理和处理隔行扫描

奇数场+偶数场=1帧奇数场偶数场13524653视频信号的获取工作原理和处理

每一行有正程(显示)和逆程（消隐）每一场有正程(显示)和逆程（消隐）54视频信号的获取工作原理和处理3.1.2黑白和彩色全电视信号黑白全电视信号彩色全电视信号55视频信号的获取工作原理和处理

黑白全电视信号56视频信号的获取工作原理和处理黑白全电视信号同步信号（场同步，行同步）图象信号（正程）复合消隐信号（行逆程-行消隐）（场消隐）57视频信号的获取工作原理和处理黑白全电视信号黑白全电视信号的组成

从内容上看全电视信号从时间上看全电视信号从幅度上看全电视信号58视频信号的获取工作原理和处理行消隐场消隐行同步场同步图像信号复合消隐信号复合同步信号从内容上看全电视信号：奇数场同步偶数场同步59视频信号的获取工作原理和处理黑白全电视信号黑白全电视信号的组成

从内容上看全电视信号从时间上看全电视信号从幅度上看全电视信号60视频信号的获取工作原理和处理每行时间为64μsAOB正程(图像信号)从A-O，52.2μs逆程(消隐信号)从O-B

11.8μs+250ns从时间上看全电视信号—61视频信号的获取工作原理和处理行同步信号宽度

4.7μs+100ns

行延迟

1.3μs+250ns从时间上看全电视信号——62视频信号的获取工作原理和处理行延迟1.3μs行同步4.7μs逆程11.8μs正程52.2μs每行时间为64μs63视频信号的获取工作原理和处理

一帧=

奇数场

+偶数场

625行=

312.5+312.5

场消隐信号

=

25

64

+11.8=

1600+11.8

=

1611.8μs

场同步

=3

64=192μs64视频信号的获取工作原理和处理黑白全电视信号黑白全电视信号的组成

从内容上看全电视信号从时间上看全电视信号从幅度上看全电视信号65视频信号的获取工作原理和处理

峰——峰值为1伏以同步信号作为100%，黑电平和消隐电平为70%，白电平为0%，图像信号介于白电平和黑电平之间，根据图像的灰度而变化。

从幅度上看全电视信号66视频信号的获取工作原理和处理——在标准的1V全电平信号中同步信号0.7V--1V0.3V+9mV图像信号0V--0.7V0.7V+20mV

从幅度上看全电视信号67视频信号的获取工作原理和处理同步信号

0.7V--1V图像信号

0V--0.7V

峰——峰

值为1伏68视频信号的获取工作原理和处理

黑白全电视信号69视频信号的获取工作原理和处理70视频信号的获取工作原理和处理行延迟1.3μs0V行同步信号宽度

4.7μs0.7V1V逆程11.8μs52.2μs11.8μs71视频信号的获取工作原理和处理2.彩色全电视信号

在现代彩色电视系统中，通常采用YUV彩色空间或YIQ彩色空间，Y为亮度信号它可以与黑白全电视信号兼容，U和V用到载波频率

sc调制加到亮度Y上，最后形成彩色全电视信号。72视频信号的获取工作原理和处理2.彩色全电视信号

彩色全电视信号，如下式所示

CVBS=Y+USin

sct+KVCos

sct

sc=4.44MHzK=+1_73视频信号的获取工作原理和处理

最后将亮度、复合同步信号混合放大，形成PAL制彩色全电视信号。以100%幅度和100%饱和度(简写为100/100)的彩条信号为例的彩色全电视信号如图所示。74视频信号的获取工作原理和处理75视频信号的获取工作原理和处理第3章视频信号的获取与处理本章讲课思路:视频信号获取器的工作原理

彩色空间表示及其转换黑白全电视信号和彩色全电视信号76视频信号的获取工作原理和处理3.2视频信息获取技术

黑白视频信号获取器工作原理彩色视频信号获取器工作原理77视频信号的获取工作原理和处理黑白视频信号获取器的工作原理黑白视频信号获取器的作用：把一维的黑白全电视信号数字化后送到存储器中保存把保存在存储器中的视频信号还原为电视信号送到电视机或监视器上78视频信号的获取工作原理和处理黑白视频信号获取器的工作原理找到信号的头（同步分离电路、锁相和时序电路）对该点进行A/D变换保存到FBD/A变换

全电视信号

显示输出79视频信号的获取工作原理和处理

黑白全电视信号80视频信号的获取工作原理和处理黑白视频信号获取器的工作原理同步分离电路锁相和时序电路A/D变换器帧存储器的设计D/A变换及显示输出81视频信号的获取工作原理和处理（一）同步分离电路同步分离行同步场同步奇数场偶数场82视频信号的获取工作原理和处理（一）同步分离电路1.同步分离电路找到行同步、场同步（奇数场和偶数场）。同步信号在0.7V~1V，使用限幅（切头）放大器。83视频信号的获取工作原理和处理（一）同步分离电路入出0.7把行同步和场同步分离出来84视频信号的获取工作原理和处理192us场同步隔64us一个行同步85视频信号的获取工作原理和处理用积分器和微分器微分行同步信号积分场同步信号2.把场同步和行同步分开86视频信号的获取工作原理和处理3.奇数场和偶数场

区别：奇数场的场同步的开始和行同步一致，偶数场场同步在行同步一半处开始。87视频信号的获取工作原理和处理

找到奇数场和偶数场后，保存数据时可以做相应的处理。地址计数器2FB地址计数器188视频信号的获取工作原理和处理

对于奇数场，地址计数器1的最低位置1地址计数器2FB地址计数器1

…..00000

11…..00001

1…..00010

1…..00011

189视频信号的获取工作原理和处理

对于偶数场，地址计数器1的最低位置0地址计数器2FB地址计数器10…..00001

0…..00010

0…..00011

090视频信号的获取工作原理和处理黑白视频信号获取器的工作原理同步分离电路锁相和时序电路A/D变换器帧存储器的设计D/A变换及显示输出91视频信号的获取工作原理和处理(二)锁相和时序电路时序电路的振荡频率和摄像机要一样。检相器校

正压控振荡器640分频器1/640行同步行频锁相电路10MHz92视频信号的获取工作原理和处理锁相系统保证相位差不变。如果相位差变化，则调整振荡频率，以确保相位差不变。相位差1.检相器93视频信号的获取工作原理和处理检相器的任务：把相差电压，控制电压保持不变，以保证相差不变。94视频信号的获取工作原理和处理2.压控振荡器用变容二极管，电压控制电容改变，电容控制振荡频率变化。振荡频率为10MHz。

95视频信号的获取工作原理和处理3.分频器

640分频，640计数器。4.校正采用负反馈，锁相精度高。

96视频信号的获取工作原理和处理黑白视频信号获取器的工作原理同步分离电路锁相和时序电路A/D变换器帧存储器的设计D/A变换及显示输出97视频信号的获取工作原理和处理（三）A/D变换器

将获取的信息保存起来后，就要进行A/D变换了。

A/D变换的方法很多，用的比较多的是逐次比较法。98视频信号的获取工作原理和处理比较器D/A数字量模拟输入逐次比较10011…A/D变换器工作原理99视频信号的获取工作原理和处理

逐次比较

0.7V7654321010.500.2510.12510.50.7501110.6250.06250.51100视频信号的获取工作原理和处理黑白视频信号获取器的工作原理同步分离电路锁相和时序电路A/D变换器帧存储器的设计D/A变换及显示输出101视频信号的获取工作原理和处理存储体摄象机输入计算机的I/O口读出显示输出VRAM（双通道）并行通道串行通道（四）帧存储器的设计102视频信号的获取工作原理和处理黑白视频信号获取器的工作原理同步分离电路锁相和时序电路A/D变换器帧存储器的设计D/A变换及显示输出103视频信号的获取工作原理和处理（五）D/A变换及显示输出M

把显示缓存的内容(数字信号)经过D/A变换，在监视器或电视机上输出104视频信号的获取工作原理和处理1347118522640105视频信号的获取工作原理和处理用一个64us的计数器N=

640计数脉冲为0.1us312.5+312.5=625

从计数器中设计所有的消隐信号和同步信号106视频信号的获取工作原理和处理1347118522640107视频信号的获取工作原理和处理黑白视频信号获取器的工作原理同步分离电路锁相和时序电路A/D变换器帧存储器的设计D/A变换及显示输出108视频信号的获取工作原理和处理第3章视频信号的获取与处理本章讲课思路:视频信号获取器的工作原理

彩色空间表示及其转换黑白全电视信号和彩色全电视信号109视频信号的获取工作原理和处理第3章视频信号的获取与处理本章需要掌握的内容:视频信号获取器的工作原理

彩色空间表示及其转换黑白全电视信号和彩色全电视信号110视频信号的获取工作原理和处理3.3图像文件格式及其转换 3.3.1分辨率 我们经常遇到的分辨率有两种：显示分辨率和图像分辨率。

1.显示分辨率 显示分辨率是指显示屏上能够显示出的像素数目。例如，显示分辨率为1024*768表示显示屏分成768行，每行显示1024个像素，整个显示屏就含有786432个显像点。屏幕能够显示的像素越多，说明显示设备的分辨率越高，显示的图像质量也就越高。显示屏上的每个彩色像点由代表R、G、B三种模拟信号的相对强度决定，这些彩色像点就构成一幅彩色图像。111视频信号的获取工作原理和处理 2.图像分辨率 图像分辨率是指组成一幅图像的像素密度的度量方法。对同样大小的一幅图，如果组成该图的图像像素数目越多，则说明图像的分辨率越高，图像看起来就越逼真。相反，图像显得越粗糙。112视频信号的获取工作原理和处理

图像分辨率与显示分辨率是两个不同的概念。图像分辨率确定的是组成一幅图像的像素数目，而显示分辨率确定的是显示图像的区域大小。它们之间的关系是：

(1)图像分辨率大于屏幕分辨率时，在屏幕上只能显示部分图像。例如，当图像分辨率为800×600，屏幕分辨率为640×480时，屏幕上只能显示一幅图像的64%左右。

(2)图像分辨率小于屏幕分辨率时，图像只占屏幕的一部分。例如，当图像分辨率为320×240，屏幕分辨率为640×480时，图像只占屏幕的四分之一。113视频信号的获取工作原理和处理 3.3.2像素深度 像素深度是指存储每个像素所用的位数，它也是用来度量图像的分辨率的。像素深度决定彩色图像的每个像素可能有的颜色数，或者确定灰度图像的每个像素可能有的灰度级数。例如，一幅彩色图像的每个像素用R、G、B三个分量表示，若每个分量用8位，那么一个像素共用24位表示，就是说像素的深度为24，每个像素可以是224＝16777216种颜色中的一种。表示一个像素的位数越多，它能表达的颜色数目就越多，而它的深度就越深。114视频信号的获取工作原理和处理 3.3.3真彩色、伪彩色与直接色 搞清真彩色、伪彩色与直接色的含义，对于编写图像显示程序、理解图像文件的存储格式有直接的指导意义，也就能理解为什么用真彩色表示的图像经过VGA显示器显示后却不是原来图像的颜色。

1.真彩色(TrueColor)

真彩色是指组成一幅彩色图像的每个像素值中，有R、G、B三个基色分量，每个基色分量直接决定显示设备的基色强度，这样产生的彩色称为真彩色。115视频信号的获取工作原理和处理

如果用RGB8∶8∶8方式表示一幅彩色图像，就是R、G、B都用8位来表示，每个基色分量占一个字节，共3个字节，每个像素的颜色就是由这3个字节中的数值直接决定的，可生成的颜色数就是224＝16777216种。用3个字节表示的真彩色图像所需要的存储空间很大，而人的眼睛是很难分辨出这么多种颜色的，因此在许多场合真彩色往往用RGB5∶5∶5来表示，每个彩色分量占5个位，再加1个显示属性控制位，共2个字节，生成的真颜色数目为215＝32K。真彩色示意图如图3-16(a)所示。

116视频信号的获取工作原理和处理图3-16真彩色和伪彩色图像之间的差别(a)真彩色示意图；(b)伪彩色示意图117视频信号的获取工作原理和处理

在许多场合，真彩色图通常是指RGB8:8:8，即图像的颜色数等于224，也常称为全彩色(FullColor)图像。但在显示器上显示的颜色就不一定是真彩色，要得到真彩色图像需要有真彩色显示适配器，目前在PC上用的VGA适配器是很难得到真彩色图像的。

2.伪彩色(PseudoColor)

伪彩色图像的每个像素的颜色不是由每个基色分量的数值直接决定，而是把像素值当作彩色查找表(ColorLook-UpTable，CLUT)的表项入口地址去查找一个显示图像时使用的R、G、B强度值，用查找出的R、G、B强度值产生的彩色称为伪彩色。118视频信号的获取工作原理和处理

彩色查找表是一个事先做好的表，表项入口地址也称为索引号。例如，16种颜色的查找表，0号索引对应黑色，…，15号索引对应白色。彩色图像本身的像素数值和彩色查找表的索引号有一个变换关系，这个关系可以使用Windows95/98定义的变换关系，也可以使用用户自己定义的变换关系。使用查找表得到的数值显示的彩色是真的，但不是图像本身真正的颜色，它没有完全反映原图的彩色，所以称之为伪彩色，如图3-16(b)所示。119视频信号的获取工作原理和处理 3.直接色(DirectColor)

每个像素值可分为R、G、B三个分量，每个分量作为单独的索引值对像素值作变换，也就是通过相应的彩色变换表找出基色强度。用变换后得到的R、G、B强度值产生的彩色称为直接色，它的特点是对每个基色进行变换。 直接色系统产生的颜色与真彩色系统的相同之处是都采用R、G、B分量决定基色强度，不同之处是前者的基色强度直接用R、G、B决定，而后者的基色强度由R、G、B经变换后决定。因而这两种系统产生的颜色就有差别。试验结果表明，使用直接色在显示器上显示的彩色图像看起来真实且很自然。

120视频信号的获取工作原理和处理

直接色系统与伪彩色系统的相同之处都是采用查找表，不同之处是前者对R、G、B分量分别进行变换，后者是把整个像素当作查找表的索引值进行彩色变换。

3.3.4图像的种类

1.矢量图与点位图 在计算机中，表达图像和计算机生成的图形图像有两种常用的方法：一种叫做矢量图(VectorBasedImage)法，另一种叫做点位图(BitMappedImage)法。虽然这两种生成图的方法不同，但在显示器上显示的结果几乎没有什么差别。121视频信号的获取工作原理和处理

矢量图用一系列计算机指令来表示一幅图，如画点、画线、画曲线、画圆、画矩形等。这种方法实际上是以数学方法来描述一幅图，然后变成许许多多的数学表达式，再经过编程后，用语言来表达。在计算显示图时，往往能看到画图的过程。绘制和显示这种图的软件通常称为绘图程序(drawprograms)。 矢量图有许多优点。例如，当需要管理每一小块图像时，矢量图法非常有效；目标图像的移动、缩小/放大、旋转、拷贝、属性的改变(如线条变宽/变细、颜色的改变)也很容易做到；可以把相同的或类似的图当作图的构造块，并把它们存到图库中，这样不仅可以加速画的生成，而且可以减小矢量图文件的大小。122视频信号的获取工作原理和处理

然而，当图变得很复杂时，计算机就要花费很长的时间去执行绘图指令。此外，对于一幅复杂的彩色照片(例如一幅真实世界的彩照)，恐怕很难用数学来描述，因而就不用矢量法表示，而是采用点位图法表示。 点位图法与矢量法大不相同，它是把一幅彩色图分成许许多多的像素，每个像素用若干个二进制位来指定该像素的颜色、亮度和属性。因此一幅图由许许多多描述每个像素的数据组成，这些数据通常称为图像数据，而这些数据作为一个文件来存储，这种文件又称为图像文件。如要画或者编辑点位图，则用类似于绘制矢量图的软件工具，这种软件称为画图程序(PaintPrograms)。123视频信号的获取工作原理和处理

点位图的获取通常用扫描仪，以及摄像机、录像机、激光视盘与视频捕捉卡一类设备，通过这些设备可以把模拟的图像信号变成数字图像数据。 点位图文件占据的存储器空间比较大。影响点位图文件大小的因素主要有两个，即图像分辨率和像素深度。分辨率越高，也就是组成一幅图的像素越多，图像文件就越大；像素深度越深，也就是表达单个像素的颜色和亮度的位数越多，图像文件就越大。而矢量图文件的大小则主要取决于图的复杂程度。124视频信号的获取工作原理和处理

矢量图与点位图相比，显示点位图文件比显示矢量图文件要快；矢量图侧重于“绘制”、去创造，而点位图偏重于“获取”、去“复制”；矢量图和点位图之间可以用软件进行转换。由矢量图转换成点位图采用光栅化(Rasterizing)技术，这种转换也相对容易；由点位图转换成矢量图用跟踪(Tracing)技术，这种技术在理论上讲是容易的，但在实际中很难实现，对复杂的彩色图像尤其如此。

2.灰度图与彩色图 灰度图(Gray-scaleImage)按照灰度等级的数目划分。只有黑白两种颜色的图像称为单色图像(MonochromeImage)，也称二值图。图中的每个像素值用1位存储，它的值只有“0”或者“1”。一幅640×480的单色图像需要占据37.5KB的存储空间。（640×480/8/1024）125视频信号的获取工作原理和处理

灰度图像可以表示层次。如果每个像素的像素值用一个字节表示，灰度值级数就等于256级，每个像素值可以是0～255之间的任何一个值，一幅640×480的灰度图像就需要占据300KB的存储空间。(640×480×8/1024/8)

彩色图像(ColorImage)可按照颜色的数目来划分。例如，256色图像和真彩色(224＝16777216种颜色)等。彩色图像需要更大的存储空间。 许多24位彩色图像是用32位存储的，这附加的8位叫做α通道，它的值叫做α值，它用来表示该像素如何产生特技效果。

126视频信号的获取工作原理和处理

使用真彩色表示的图像需要很大的存储空间，在网络上传输也很费时间。由于人的视觉系统的颜色分辨率不高，因此在没有必要使用真彩色的情况下就尽可能不要使用。127视频信号的获取工作原理和处理 3.3.5图形图像的文件格式 在微型机中，为了存取信息方便将某一信息集合集中于一个名字之下，这就构成了一个文件。在多媒体中，无论是音频信息还是视频图像信息都是以文件的形式进行存放的。显而易见，若对采集、编码、数据压缩后的视频信号进行存储，则必定以一定的数据格式进行存放，并赋予它一个文件名。当需要取出视频数据时，便可根据文件的名称找到数据文件，将其读出并进行处理和显示。 为了使数据文件便于使用和交换，在构成文件时，必须规定文件的格式。只有大家都知道文件的存储格式，并都遵循文件格式的规定，才能便于信息的交换和管理。这对于开发视频应用软件的人员来说尤其重要。否则，你所开发的软件别人将无法使用。128视频信号的获取工作原理和处理1．静态图形与图像文件格式

常见的静态图形与图像格式包括BMP、TIF、GIF、PSD、WMF、TGA、PNG、PCX、JPG、MPT、DIB、PCP、PCD等。2．动态动画与数字视频文件格式常见的动态动画文件：FLIC文件格式、MMM文件格式、SWF文件格式等常见的数字视频文件格式：AVI文件格式，ASF文件格式、MOV文件格式、MPG文件格式、DAT文件格式等129视频信号的获取工作原理和处理本章小结本章的知识点分为基础知识、如何将视频信号送到计算机中、视频信号实时处理的方法和实现技术、视频信号显示输出技术等四个方面，概括如下：［基础知识］

黑白全电视信号颜色的基本概念彩色空间表示彩色空间转换彩色全电视信号［如何将视频信号送到计算机中］

黑白视频信号获取器的工作原理数字式锁相和数字式解码彩色视频信号获取器的工作原理130视频信号的获取工作原理和处理本章小结掌握：黑白全电视信号的组成、彩色全电视信号的组成。理解：彩色空间的表示及转换、图像文件格式及转换。131视频信号的获取工作原理和处理本章小结

如何获取视频信息，实时处理视频信息以及显示输出视频信息是多媒体计算机关键技术之一，它也是本章讲述的重点内容。为了学好上述内容，还希望同学能够掌握什么是黑白全电视信号？彩色空间表示及彩色空间转换以及什么是彩色全电视信号？这些是基础知识。首先学习掌握颜色中计算机和电视中的表示方法：R、G、B和Y、U、V或YIQ(RGB=>红绿蓝；Y亮度，UV或IQ是色差信号)；其次掌握它们之间的转换，如R:G:BóY:U:V或Y:I:Q的转换公式；还有一个书上没有，需要补充，希望同学掌握的问题是：什么是黑白全电视信号?什么是彩色全电视信号？这个问题是视频信号获取器设计实现的基础。还有许多彩色空间的其它表示方法：如H(Hue色调)S(Saturation饱和度)I(Intensity强度)，CIEXYZ，CIELAB等彩色空间表示法，希望同学能够一般了解一下就可。为了深入学习视频信号获取器的工作原理和设计实现技术，首先要掌握黑白全电视信号视频获取器的工作原理及设计和实现技术；其次要掌握数字式锁相及数字式解码的工作原理；最后要掌握彩色全电视信号视频获取器的工作原理及实现技术；同时也要熟悉视频信号获取器诊断和驱动软件的设计和实现。132视频信号的获取工作原理和处理本章小结

彩色空间的表示及其转换，常用的RGB彩色空间、YUV和YIQ彩色空间、HSI彩色空间，以及它们之间的转换、RGB与YUV和YIQ之间的转换、彩色全电视信号的组成，掌握彩色空间的表示及它们之间的转换，是多媒体计算机彩色图形、静态图像以及动态图像处理算法的基础。视频卡的功能分类以及视频卡的工作原理，特别是关于双休存储器的工作原理，彩色全电视信号的数字锁相和数字解码电路的工作原理本章均作了全面的介绍。在实际应用中关于视频卡的安装包括硬件安装和软件安装以及熟练地使用这些基本的技能均要掌握，还有图像文件格式及其转换，静态图像文件格式的表示和动态图像压缩编码文件格式的表示以及转换等。133视频信号的获取工作原理和处理练习1.颜色表示法。视觉上的颜色可用亮度、色调和饱和度3个特征来描述，饱和度是指颜色的（）。A.种数 B.纯度 C.感觉 D.存储器答案B.纯度134视频信号的获取工作原理和处理练习2.RGB和CMY颜色空间。（课表75页）在RGB彩色空间中，R（红）、G（绿）、B（蓝）为三基色，青色、品红和黄色分别为红、绿、蓝三色的补色。根据相加混色原理，绿色+品红=（）。A.蓝色 B.黄色 C.